電動貨物搬運車畢業(yè)設(shè)計

1、目 錄 摘 要 ABSTRACT 第1章 緒論 1 1.1 課題在理論和實際應(yīng)用方面的意義1 1.2 主要研究內(nèi)容和任務(wù)要求1 1 2 1.3 電動貨物搬運車的發(fā)展及趨勢3 3 4 1.4 本章小結(jié)4 第2章 系統(tǒng)的總體方案 5 2.1 運貨場地總體設(shè)計5 2.2方案設(shè)計與論證5 5 6 6 7 7 8 8 8 2.3 本章小結(jié)9 第3章 硬件電路設(shè)計 10 3.1 微控制器模塊電路的設(shè)計10 10 13 13 3.2 電機模塊及其驅(qū)動模塊電路的設(shè)計15 15 15 3.3 檢停紅外對管及其電壓比較電路的設(shè)計16 3.4 判斷金屬顏色紅外對管電路的設(shè)計19 3.5 金屬檢測模塊電路的設(shè)計20

2、3.6 光源檢測模塊電路的設(shè)計21 3.7 蜂鳴器的設(shè)計22 3.8 本章小節(jié)23 第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 24 4.1 系統(tǒng)軟件介紹24 4.2 軟件算法和程序流程24 24 26 26 4.3 本章小結(jié)27 第5章 系統(tǒng)測試 28 5.1 測試所用儀器28 5.2 測試方法28 28 29 5.3 測試數(shù)據(jù)29 5.4 誤差分析30 結(jié) 論 31 致 謝 32 參考文獻 33 附 錄1 34 附 錄2 35 摘 要 進入21世紀(jì)，隨著科技發(fā)展的日新月異，電動控制越來越成為一種不可忽視 的動態(tài)量，在機械領(lǐng)域扮演了不容忽視的角色。本電動貨物搬運車系統(tǒng)以ATME L公司的AT89C51單片機為控

3、制核心進行控制，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS- 51指令集和輸出管腳相兼容，對智能小車的檢測和控制，實現(xiàn)小車判斷貨物顏色 、選擇正確的行進路線、搬運貨物時間等功能。 這次設(shè)計實現(xiàn)的自動搬貨電動小車的控制系統(tǒng)由單片機微型控制系統(tǒng)模塊、 數(shù)據(jù)采集模塊、電機驅(qū)動模塊、計時顯示模塊等組成。單片機微型控制系統(tǒng)模塊 負(fù)責(zé)對采集的信息進行處理，并通過程序完成復(fù)雜的控制；電機驅(qū)動模塊主要根 據(jù)單片機傳入的信號控制小車的運動；計時顯示模塊則顯示相應(yīng)的時間。貨物顏 色判斷采用顏色識別傳感器。驅(qū)動電機采用直流電機，電機控制方式為單向PW M控制。電源采用雙電源分別為電機和控制系統(tǒng)供電，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。小 車檢停和判斷金屬

4、顏色傳感器采用紅外對管（紅外發(fā)光管和紅外接收管），光源 檢測采用光敏電阻和光敏三極管做成組合光敏探測器，增強了檢測光源的靈敏性 。采用電感式金屬傳感器進行金屬探測，并用蜂鳴器進行聲音提示全過程各環(huán)節(jié) 采用LCD液晶顯示。通過TLC1543AD轉(zhuǎn)換器識別三種顏色的貨物，并將貨物送 到指定的庫中,在每次貨物搬運中，每搬完一件貨物，記錄所搬運的時間。 關(guān)鍵詞 AT89C51單片機；控制；傳感器；AD轉(zhuǎn)換器 ABSTRACT Into the 21st century,with the rapid technological development, the electric control has

5、increasingly become a dynamic amount can not be ignored, played a role can not be ignored in the mechanical field. The electric cargo van system ATMEL AT89C51 microcontroller for the control of the core control, compatible with industry-standard MCS-51 instruction set and output pins, detection and

6、control of the smart car, car the judgment goods color, select the correct the route, portering time. The design and implementation of automatic move cargo electric car control system by a single-chip micro-control system modules, data acquisition module, motor driver module, timing display module.

7、The single-chip micro-control system module is responsible for processing the collected information, and complex control process is complete; motor drive module is mainly based on the incoming signal of the microcontroller to control the car movement; timing display module to display the appropriate

8、 time. The color of goods to judge color recognition sensors. The drive motor DC motor, motor control for a one-way PWM control. The power supply dual power motor and control system power supply, improve the stability of the system. Car inspection stop and judgment of the metal color sensor uses inf

9、rared tube (infrared LED and infrared receiver), the light detected by the photoresistor made of the combination of sensitive detector and phototransistor, and enhance the sensitivity of the detection light source. Inductive metal sensors for metal detection, prompt the whole process with LCD displa

10、y and use the buzzer sound. TLC1543AD conversion device to identify the three colors of the goods, and goods sent to the specified library, in each cargo handling, sore from a cargo handling record time. Key words AT89C51 microcontroller; control; sensor; AD conversion 第1章 緒論 1.1 課題在理論和實際應(yīng)用方面的意義 隨著室

11、內(nèi)物流技術(shù)的發(fā)展，電動貨物搬運車這種集機械與電子技術(shù)于一體的 工業(yè)產(chǎn)品迅速得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外眾多知名搬運車生產(chǎn)企業(yè)均已開發(fā)出全系列 產(chǎn)品。作為電動物料搬運車控制系統(tǒng)的重要組成部分，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接 影響到車輛行駛的安全性、操縱的穩(wěn)定性和駕駛的舒適性。電動貨物搬運車主要 有高品質(zhì)電控系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，操控自如，重型設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于狹小空間 等優(yōu)點。目前同類產(chǎn)品在市場的狀況良好，價位合理，市場競爭非常激烈，客戶 需求量在逐年增加，因此，電動貨物搬運車的技術(shù)研究、應(yīng)用都是非常有意義而 且有很高市場價值的。這種電動系列產(chǎn)品以雙電源供電為動力，直流電機驅(qū)動， 提高了效率，節(jié)約了時間，節(jié)省了資源

12、，很快得到市場認(rèn)可。 在自動化領(lǐng)域中，許多復(fù)雜性操作或?qū)θ梭w有害的工作都由機器自動完成。 為了實現(xiàn)這些工作，就要求機器具有一定的智能性。本系統(tǒng)以模型車來模擬現(xiàn)實 中的智能搬運車，它可以在特定區(qū)域內(nèi)自行尋找要搬運的貨物，并按貨物種類放 到不同的存儲區(qū)；另外小車還能在指示燈的牽引下，將貨物運輸?shù)街付ǖ膬Υ鎱^(qū) 。 由于工業(yè)現(xiàn)場中大多數(shù)惡劣環(huán)境和危險環(huán)境中仍采用人工的操作方式，也促 使我們對智能搬運車的研究和開發(fā)?，F(xiàn)在的智能搬運車車已在許多部門得到廣泛 應(yīng)用。例如焊接、噴漆、檢測、醫(yī)療應(yīng)用等。 另外，智能搬運車的自動行駛功能的研究將有助于智能車輛的研究。智能車 輛駕駛?cè)蝿?wù)的自動完成將給人類社會的進步帶

13、來巨大的影響，例如能切實提高道 路網(wǎng)絡(luò)的利用率、降低車輛的燃油消耗量，尤其是在改進道路交通安全等方面提 供了新的解決途徑。 1.2 主要研究內(nèi)容和任務(wù)要求 研究內(nèi)容 電動貨物搬運車是一個運用計算機、傳感、信息、通信、導(dǎo)航、人工智能及 自動控制等技術(shù)來實現(xiàn)環(huán)境感知、規(guī)劃決策和自動行駛為一體的高新技術(shù)綜合體 。它在軍事、民用和科學(xué)研究等方面已獲得了應(yīng)用，隨著人工智能技術(shù)、計算機 技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時代。計算機控 制與電子技術(shù)融合為電子設(shè)備智能化開辟了廣闊前景。本設(shè)計是基于對智能電動 貨物搬運車控制系統(tǒng)設(shè)計，運用AT89C51、L293、AD轉(zhuǎn)換器等實現(xiàn)功能與控

14、制 。本設(shè)計只要研究在運用計算機控制條件下，采用最基本的匯編語言編寫控制程 序，采用AT89C51單片機模塊來實現(xiàn)機電控制，同時準(zhǔn)確運用L293D來實現(xiàn)高低 電壓控制直流電機。 任務(wù)要求 設(shè)計并制作一個電動貨物搬運車，該裝置能夠根據(jù)設(shè)計要求完成指定物件的 搬運任務(wù)。指定物件結(jié)構(gòu)及搬運場地參考示意圖如圖1-1： 圖1-1 搬運場地參考示意圖 （1） 有紅色、綠色、黃色三種物件需要進行搬運。要求在2分鐘之內(nèi)將紅色物件搬運 到倉庫A，將綠色物件搬運到倉庫B，將黃色物件搬運到倉庫C，在搬運過程中不 允許有人工干預(yù)； （2）電動貨物搬運車在搬運物件時應(yīng)顯示各物件的搬運時間，總的搬運時 間； （3）具有運

15、行狀態(tài)的聲、光報訊功能。 （4）能把測試人員指定的被搬運物件搬運到指定的倉庫號內(nèi)； 設(shè)計要求： （1） 提出合理的方案； （2） 利用MCS-51芯片為主控芯片，繪制直流電機控制原理圖； （3） 設(shè)計鍵盤及顯示電路，編寫軟件，調(diào)整所設(shè)計系統(tǒng)能按精度要求實現(xiàn)功能。 黃色 紅色 綠色 倉庫A 倉庫C 倉庫B 物件搬運距離1m 電動貨物 搬運車 1.3 電動貨物搬運車的發(fā)展及趨勢 現(xiàn)在的智能電動搬運車是指以蓄電池- 電動為動力的搬運、倉儲和裝卸的車輛，它包括了電動平衡重乘駕式叉車、電動 乘駕式倉儲叉車、電動步行式倉儲叉車等。它廣泛使用車站和各行業(yè)的車間、庫 房（包括冷庫）、超市及生產(chǎn)線上，也可無人駕

16、駛到人員不能接近的場合工作。 隨著智能電動應(yīng)用領(lǐng)域和范圍的日益廣泛，電動貨物搬運車的研究與應(yīng)用正在市 場中逐漸占有一席之地,并在日漸成熟中占有巨大的市場前景。 電動搬運車的特點：1、車身小、自重輕，能在狹小的通道內(nèi)作業(yè)，能滿載 進入電梯，并能在輕載荷樓面作業(yè)。2、所有控制部件均集中在手把端部，操作 簡單，無需專業(yè)駕駛。3、采用高效直流牽引電動機，牽引力大，步行速度行走 ，能承受繁重的物料搬運。 國內(nèi)電動貨物搬運車的發(fā)展 目前國內(nèi)的電動車主要用于觀光載客、搬運貨物之用，電動觀光車的主要用 途是在公園、景區(qū)、休閑度假村、大學(xué)、醫(yī)院、高爾夫球場、房地產(chǎn)公司等場所 用作載客，電動搬運車的主要用途是在工

17、廠、港口碼頭、物流庫房等。電瓶車使 用壽命一般為8至12年，其電池使用壽命一般為1-4年（視使用維護情況）。 電動車發(fā)展歷史：源于19世紀(jì)80年代，用作私人轎車、載重卡車和城市公共 交通車。電瓶車的低速度、充電里程有限并不是缺點，而其無噪音、維修費低使 其得以普及。1920年之前，電瓶車一直在和汽油車競爭，后來電瓶車開始減少， 因為電動啟動器使汽油動力車變得更具吸引力，加上大量生產(chǎn)使汽油車成本降低 。在歐洲，電動車一直被用作短程貨運車。從70年代開始，各國又重新對電動車 產(chǎn)生興趣，尤其是受到不應(yīng)依賴外國石油和環(huán)境問題影響，導(dǎo)致一再改進電瓶車 速度和行駛距離。 我國電動工業(yè)車輛雖然起步于一九五二

18、年，但發(fā)展速度遠(yuǎn)落后于其他發(fā)達國 家，當(dāng)時的歸口管理和三電（蓄電池、電機、電控）的落后，制約了電動工業(yè)車 輛的發(fā)展。改革開放以來，由于生產(chǎn)過程的不斷自動化，對物料搬運為斷提出新 的要求，搬運從主要用于露天作業(yè)場合，逐漸向倉庫、車間及生產(chǎn)線上擴展。在 進入室內(nèi)和半室內(nèi)作業(yè)較露天情況復(fù)雜，除無污染和低噪音需求外，還有通道的 寬窄，較小的轉(zhuǎn)彎半徑，門限、貨架的高度、進入電梯、地面樓板的承載重量、 低溫、防爆和個別場合人員不能進入等約束條件，這些都是一般搬運車難以實現(xiàn) 的，而以蓄電池- 電機為主的只能電動工業(yè)車輛就比較容易滿足這些復(fù)雜的條件，隨著電動、蓄電 池及充電裝置質(zhì)量的提高，電控技術(shù)的飛快發(fā)展，

19、工業(yè)車輛 行業(yè)整體技術(shù)水平的進步，使電動工業(yè)車輛的舒適性和可靠性大大提高，作業(yè)效 率明顯提高，而維修費用大大降低。 在電動車共性關(guān)鍵技術(shù)上，建立我國電動車整車的網(wǎng)絡(luò)、總成及通訊協(xié)議規(guī) 程，開發(fā)電動車基本車輛控制器模塊，發(fā)展帶有電子管理系統(tǒng)的高性能動力蓄電 池組和具有數(shù)字控制系統(tǒng)的電機驅(qū)動系統(tǒng)，形成我國電動車零部件工業(yè)基礎(chǔ)。 國外電動貨物搬運車的研究現(xiàn)狀 工業(yè)車輛是物流業(yè)基本和重要的設(shè)備，物流離不開裝卸和運輸，所以說電動 搬運車行業(yè)的發(fā)展也促進物流業(yè)的進步，物流業(yè)的發(fā)展，也促進工業(yè)車輛行業(yè)品 種規(guī)格的增加和質(zhì)量的提高。 二十一世紀(jì)的發(fā)展，可謂是“呼喚綠色環(huán)?！钡臅r代，不但要求人們注重節(jié)約 能源，

20、更重要的是要求人們更加注重居住環(huán)境和綠色環(huán)保，以實現(xiàn)社會的可持續(xù) 發(fā)展。電動車是目前世界上唯一能達到零排放的機動車。由于環(huán)保的要求，加之 新材料和新技術(shù)的發(fā)展，電動車進入了快速發(fā)展期。 2010年和2011年上半年工業(yè)車輛產(chǎn)品銷售全面較大幅度的增長，引起國內(nèi)外 同行們的興趣，都在做短期和近期的規(guī)劃，以各種方式來研討分析電動工業(yè)搬運 車輛的市場，它必將引起新世紀(jì)國內(nèi)外工業(yè)車輛產(chǎn)品在中國市場的激烈競爭。所 以世界其他國家工業(yè)車輛行業(yè)已經(jīng)做好充分準(zhǔn)備，認(rèn)真按其產(chǎn)品研究國內(nèi)外的技 術(shù)和市場，研究WTO的有關(guān)條文，使企業(yè)在競爭中定位正確并形成自己的特色 ，同時有實力的企業(yè)應(yīng)走出國門，參加到世界經(jīng)濟的大循

21、環(huán)中。 1.4 本章小結(jié) 本課題是大學(xué)生電子設(shè)計競賽的題目，大學(xué)生電子設(shè)計競賽志在增加學(xué)生的 動手實踐能力。電子大賽作為大學(xué)生群眾性科技活動，在著重基礎(chǔ)注重前沿的前 提下，互相切磋所學(xué)，培養(yǎng)大學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，著重鍛煉團隊間互幫互助， 團結(jié)進取，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題，處理問題的能力。本課題研究的目的是按規(guī)定實現(xiàn)貨 物的搬運，并能正確數(shù)字顯示。通過設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識和獨立解決 問題的能力。 本章主要介紹了課題在理論和研究方面的意義，以及本設(shè)計主要的研究內(nèi)容 ，并總結(jié)了現(xiàn)今國內(nèi)外電動貨物搬運車的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢。 第2章 系統(tǒng)的總體方案 2.1 運貨場地總體設(shè)計 運貨車場地主要由三部分組成：貨物

22、、庫房和橢圓形的尋跡軌道。首先貨物 搬運車使用車頭的兩對光電管來檢測黑線，使小車沿黑線行駛，然后將貨物和庫 房分別放在黑線的兩邊，其距離為1米，這樣小車當(dāng)小車行駛一周之后，將路過 所有的貨物和庫房，檢測貨物和庫房的傳感器會將指定的貨物放到指定的庫房中 ，完成預(yù)訂的功能。場地示意圖如圖2-1： 鐵片 圖2-1 場地示意圖 鐵片 圖2-1 場地示意圖 2.2方案設(shè)計與論證 根據(jù)設(shè)計要求，本系統(tǒng)主要由控制器、電源、 直流電機、傳感器等模塊構(gòu)成。為較好的實現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設(shè)計了幾 種方案并分別進行了論證。 控制器模塊設(shè)計與論證 小車控制單元的選擇，此部分是整個小車的大腦，是整個小車運行的核心部

23、 件，起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用。通常選用單片機作為小車的核心控制單 元。 方案一：采用凌陽公司的16位單片機，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動 能力高、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強等 綠物 黃物 A庫 B庫 C庫 紅物 特點。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽單片機應(yīng)用 語音處理和辨識時，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽單片機同時處理其它 任務(wù)的速度和能力降低。本系統(tǒng)主要是進行尋光運行的檢測以及電機的控制。如 果單純的使用凌陽單片機，在語音播報的同時小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況 。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡潔性考慮，我們放棄了單純

24、使用凌陽單片機而考慮 其它的方案。 方案二：采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51型單片機作為我們的控制單元 因為該型單片機價格便宜，功能比較強大，性價比高，而且在市場上很容易買到 。AT89C51是一種低功耗、高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8KB ISP（In-system programmable）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器、該器件采用Atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造、兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS- 51指令系統(tǒng)及89C51引腳結(jié)構(gòu)。片內(nèi)集成了通用的8位CPU和ISP Flash為存儲單元，可為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、高性價比的解決方 案。最重要的是AT

25、89C51為C51系列單片機技術(shù)成熟，可靠性高，而且容易查找 資料，因此我們采用AT89C51單片機。 如上所述，考慮到技術(shù)的成熟性，我們采用方案二。 電源模塊設(shè)計與論證 由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。方案一： 采用10節(jié)1.5V干電池供電，電壓達到15V，經(jīng)7812穩(wěn)壓后給支流電機供電，然后 將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。但干電池電量有限 ，使用大量的干電池給系統(tǒng)調(diào)試帶來很大的不便，因此，我們放棄了這種方案。 方案二：采用12V蓄電池為直流電機供電，將12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片 機系統(tǒng)和其他芯片供電。蓄電池具有較強的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定

26、的電壓輸出性 能。雖然蓄電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便，但我們的車 體設(shè)計時留出了足夠的空間。重要的是蓄電池的價格比較低又可以反復(fù)使用。 方案三：采用雙電源供電。用兩個電源分別給控制系統(tǒng)和電機系統(tǒng)供電，將 兩個系統(tǒng)完全隔離，將電機驅(qū)動所造成的干擾徹底消除，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 因此我們選擇了此方案。 如上所述，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們采用方案三。 電機模塊設(shè)計與論證 本系統(tǒng)為智能電動車，對于電動車來說，其驅(qū)動輪的驅(qū)動電機的選擇就顯得 十分重要。我們綜合考慮了以下幾種方案。 方案一：采用步進電機作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機。由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確 的定位，可以實現(xiàn)小車前進路程和位置的

27、精確定位。雖然采用步進電機有諸多優(yōu) 點，步進電機的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下 降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)，而且步進電機控制相 對復(fù)雜。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。 方案二：采用直流電機。直流電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單 ，使用方便。而且具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣，過載能 力強，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實現(xiàn)頻繁快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)。能夠較好 的滿足系統(tǒng)的要求，而且直流電機控制起來相對容易，因此我們選擇了此方案。 如上所述，考慮到簡單易行，我們采用方案二。 電機驅(qū)動模塊設(shè)計與論證 方案一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字

28、電位器調(diào)整電機的分壓，實現(xiàn)調(diào)速的目的。但 是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴，且可能存在 干擾。更主要的問題在于一般電機的電阻比較小，但電流很大，分壓不僅會降低 效率，而且實現(xiàn)困難。 方案二：采用繼電器對電機的開或關(guān)進行控制，通過控制繼電器通斷時間和 開關(guān)切換速度實現(xiàn)對小車的速度進行控制。繼電器控制電機可能存在響應(yīng)時間慢 的問題但搭建電路卻很復(fù)雜，而且對電路要求極高，實現(xiàn)難度很大。 方案三：采用由達林頓管組成的H型PWM電路。此電路由四個大功率晶體管 組成H橋電路，四個晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，根據(jù)調(diào)整輸入控制脈沖 的占空比，達到調(diào)整電機的目的。我們選擇了L293

29、D驅(qū)動芯片，這種雙極型脈沖 調(diào)寬方式具有很多優(yōu)點，如電流連續(xù)；電機可四角限運行；電機停止時有微振電 流，起到“動力潤滑”作用，消除正反向時的靜摩擦死區(qū)：低速平穩(wěn)性好等。 如上所述，考慮到容易實現(xiàn)問題，我們采用方案三。 路面情況檢測模塊的設(shè)計與論證 路面檢測的基本原理是：光線照射到路面并反射，由于黑色材料和白色材料 的反射系數(shù)不同，所以可以根據(jù)接收到的反射光的強弱來判斷路面顏色。我們考 慮了以下幾種方案。 方案一：采用發(fā)光二極管發(fā)光，用光敏二極管接收。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的可 見光照射到黑帶時，光線被黑帶吸收，光敏二極管為檢測到信號，呈高阻抗，使 輸出端為低電平。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的可見光照射到地面時

30、，它發(fā)出的可見光反 射回來被光敏二極管檢測到，其阻抗迅速降低，此時輸出端為高電平。但是由于 光敏二極管受環(huán)境中可見光影響較大，電路的穩(wěn)定性很差。 方案二：用市面上通用的發(fā)射管及接收頭（紅外發(fā)射管和紅外接收管）自己 制作光電對管尋跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色 的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出高電 平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出低電平。這樣自己制作 組裝的尋跡傳感器雖然容易受外界光線的影響，但基本能夠滿足要求，在實際應(yīng) 用中也有比較好的效果，因此我們采用了這個方案。 如上所述，考慮到系統(tǒng)的可靠性，我們采用方案二。 光

31、源檢測模塊的設(shè)計與論證 此模塊為本設(shè)計的核心方案，是小車實現(xiàn)各部分功能的關(guān)鍵。 方案一：用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光 線的變化而變化。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。采用多路電 壓比較的方式組成多各檢測支路，控制小車的前進方向。但是這種方案受光照影 響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。 方案二：用光敏三極管做光敏探測器。光敏三極管把光信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電 信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送入單片機處理，單片機根據(jù)各路信號大小比較的結(jié) 果，從而判斷各個方向光線的強弱，進而調(diào)整車的前進方向。此方案技術(shù)成熟， 精度高。 方案三：用光敏電阻和光敏三極管做成組合光敏探測器。我們把光

32、敏電阻的 判斷結(jié)果和光敏三極管的判斷結(jié)果綜合處理，這樣發(fā)揮了光敏電阻和光敏三極管 的各自優(yōu)勢，對彼此的缺點進行了互補。對光源的判斷更加精確、可靠。 如上所述，考慮到系統(tǒng)的可靠性，我們采用方案三。 金屬探測模塊的設(shè)計與論證 方案一：用霍爾傳感器進行金屬探測。但該方案受到磁鋼的磁力大小以及鐵 片的大小的影響，易導(dǎo)致誤觸發(fā)，而且探測距離太短，效果不好。 方案二：用電感式金屬傳感器進行金屬探測。該傳感器靈敏度較高，不易受 到外界的震動的干擾。此方案穩(wěn)定、可靠。 如上所述，考慮到系統(tǒng)的可靠性，我們采用方案二。 最終方案確定 經(jīng)過反復(fù)論證，我們最終確定了如下方案： （1）控制模塊采用AT89C51單片機進

33、行控制 （2）電機模塊采用直流電機驅(qū)動小車及轉(zhuǎn)向 （3）電機驅(qū)動采用L293D芯片 （4）電源模塊采用雙電源分別為電機和控制系統(tǒng)供電 （5）小車檢?？刂破髂K和判斷金屬顏色模塊采用紅外對管作為傳感器 （6）光源檢測模塊采用光敏電阻和光敏三極管做成組合光敏探測器。 （7）金屬探測模塊采用電感式金屬傳感器進行金屬探測 2.3 本章小結(jié) 電動貨物搬運車設(shè)計涉及控制、模式識別、傳感器技術(shù)、汽車電子、電氣、 計算機、機械等專業(yè)領(lǐng)域。在這次設(shè)計中，我對各個模塊都進行了一些研究。從 電源、驅(qū)動電機、傳感器到顯示電路等。整個設(shè)計沒有采用過于復(fù)雜的檢測方法 或控制算法，這樣不但能保證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性與快速性

34、，而且節(jié)省了成本 與工作量還保證了測速系統(tǒng)的簡單可靠。 本章主要是對系統(tǒng)總體方案的確定，經(jīng)過對各個模塊的論證，在起初選擇模 塊的時候，都感覺到困難，不知道哪個模塊利用率更大些，最后經(jīng)過不停地研究 和論證，我們最終得出了系統(tǒng)的總體方案，并根據(jù)總體方案的設(shè)計，畫出了系統(tǒng) 的總體框圖如圖2-2： AT89C51 單片機 LCD顯示 電源 轉(zhuǎn)向控制 前輪電機 驅(qū)動控制 后輪電機 檢?？刂颇K 判斷顏色模塊 光源檢測模塊 金屬探測模塊 電源 蜂鳴器 圖2-2 系統(tǒng)的總體框圖 第3章 硬件電路設(shè)計 3.1 微控制器模塊電路的設(shè)計 單片機的設(shè)計 AT89C51單片機是一種集成電路芯片。它采用超大規(guī)模技術(shù)將具

35、有數(shù)據(jù)處理 能力的微處理器(CPU)、存儲器（程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM）、輸入、 輸出接口電路(I/O接口)集成在同一塊芯片上，構(gòu)成一個即小巧又很完善的計算機 硬件系統(tǒng)，在單片機程序的控制下能準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī) 定的任務(wù)。所以說，一片單片機芯片就具有了組成計算機的全部功能。 由此來看，單片機有著一般微處理器（CPU）芯片所不具備的功能，它可單獨地 完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機最大的特征。 單片機控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng) ，可以以軟件控制來實現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機控制范疇無所不在， 例如通信產(chǎn)品、家

36、用電器、智能儀器儀表、過程控制和專用控制裝置等等，單片 機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。 誠然，單片機的應(yīng)用意義遠(yuǎn)不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要 的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計思想。是控制技術(shù)的一次革命， 是一座重要的里程碑。 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器的低電壓，高性能C MOS 8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制 造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS- 51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯 片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C51單片機為很多嵌入式控制

37、系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 此外，AT89C51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式 。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù) 工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷 激活或硬件復(fù)位。 由上可見，AT89C51單片機的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等特點 。特別值得一提的是該單片機CPU中的位處理器，它實際上是一個完整的1位微 計算機，這個一位微計算機有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位機在 開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機在數(shù)據(jù)采集，運算 處理方面有明顯的長處。

38、MCS- 51單片機中8位機和1位機的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機技 術(shù)上的一個突破，這是MCS-51單片 機在設(shè)計的精美之處。 圖3-1為AT89C51的引腳圖： EA/VPP 31 X1 19 X2 18 R ESET 9 R D/P37 17 WR /P36 16 P32/INT0 12 P33/INT1 13 P34/T0 14 P35/T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P

39、21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/PR DG 30 P31/TXD 11 P30/R XD 10 U1 AT89C 51 圖3-1 AT89C51引腳圖 AT89C51引腳功能介紹： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每個引腳腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0 口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器， 它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。

40、P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TT L門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為 低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。 P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TT L門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此 作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地 址的高八位。在給出地址“1”時，它

41、利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù) 存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和 校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng) P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部 下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口： P3.0 RXD（串行輸入口）； P3.1TXD（串行輸出口）； P3.2 /INT0（外部中斷0）； P3.3 /INT1（外部中斷1）； P3.4 T0（記時器0外部輸入）；

42、P3.5 T1（記時器1外部輸入）； P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）； P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）； P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電 平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址 的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以 不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對 外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時 ，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出

43、可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高 。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個 機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信 號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H- FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為R ESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引 腳也用于施加12V編程電源

44、（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 時鐘電路 AT89C51單片機各功能部件的運行都以時鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊、一 拍一拍地工作。因此時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影 響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置 為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，X TAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部 時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 AT89C51有一個可控的

45、負(fù)反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電 容組成振蕩器。振蕩器產(chǎn)生的時鐘頻率主要由晶振參數(shù)確定（晶振上標(biāo)明的頻率 ）。電容C1和C2的作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率f 起微調(diào)作用（C1、C2大，f變?。?，其典型值為30pF。 圖3-2為單片機的時鐘電路： Y1 12MHz C3 30pF C2 30pF GND XTAL1 XTAL2 圖3-2 時鐘電路 復(fù)位電路 計算機在啟動運行時都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都 處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。復(fù)位引腳RST通過一個施密 特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器

46、周期的S5P2 ，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所 需要的信號。為保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，在初始化程序中應(yīng)安排一定的復(fù)位延遲時間 。 圖3-3為單片機的復(fù)位電路： 10uF R13 2K +5V S10 SW-PB GND RESET 圖3-3 單片機復(fù)位電路 RST變?yōu)榈碗娖胶螅顺鰪?fù)位，CPU從初始狀態(tài)開始工作。 若復(fù)位電路失效，加電后CPU從一個隨機的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常 運轉(zhuǎn)。 AT89C51單片機的時鐘和復(fù)位電路如圖3-4： EA/VPP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD/P37 17 WR/P36 16 P32/INT0 12

47、 P33/INT1 13 P34/T0 14 P35/T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/PRDG 30 P31/TXD 11 P30/RXD 10 U1 AT89C51 Y1 12M Hz C3 30pF C2 30pF 10uF R13 2K +5V S10 SW-PB GN

48、D GND 圖3-4 單片機的時鐘、復(fù)位電路 3.2 電機模塊及其驅(qū)動模塊電路的設(shè)計 電機模塊 直流電動機就是將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能的電機。直流電機的勵磁方式是指 對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。 根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型。 （1）他勵直流電機 勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，而由其他直流電源對勵磁繞組供 電的直流電機稱為他勵直流電機，永磁直流電機也可看作他勵直流電機。 （2）并勵直流電機 并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)。作為并勵發(fā)電機來說，是電機 本身發(fā)出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共 用同一電源，從性能上講與

49、他勵直流電動機相同。 （3）串勵直流電機 串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源。這種直流電 機的勵磁電流就是電樞電流。 （4）復(fù)勵直流電機 復(fù)勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組。若串勵繞組產(chǎn)生的磁通勢與并勵 繞組產(chǎn)生的磁通勢方向相同稱為積復(fù)勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復(fù)勵 。 不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。一般情況直流電動機的主要勵磁 方式是并勵式、串勵式和復(fù)勵式，直流發(fā)電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式 和和復(fù)勵式。 直流電動機的一些特點： （1）調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動機在一定負(fù)載的條件下，根 據(jù)需要，人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速。直流電動機可以在重

50、負(fù)載條件下，實現(xiàn)均勻 、平滑的無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。 （2）起動力矩大?？梢跃鶆蚨?jīng)濟地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負(fù)載 下起動或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機械，例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、 電車等，都用直流電動機。 驅(qū)動電路模塊 電機驅(qū)動主要由芯片L293D構(gòu)成，該芯片可以同時控制兩個電機。它有兩個 使能端E1和E2分別控制整個芯片兩部分是否工作。IN1 、IN2、 IN3、 IN4分別在使能端為高電平時控制OUT1、 OUT2、 OUT3 和OUT4是否輸出高電平，來控制電機的正反轉(zhuǎn)。 L293D采用16引腳DIP封裝，其內(nèi)部集成了雙極型H-橋電路，所有的開量 都做成n型。這種雙極

51、型脈沖調(diào)寬方式具有很多優(yōu)點，如電流連續(xù)；電機可四角 限運行；電機停止時有微振電流，起到“動力潤滑”作用，消除正反向時的靜摩擦 死區(qū)：低速平穩(wěn)性好等。L293D通過內(nèi)部邏輯生成使能信號。H- 橋電路的輸入量可以用來設(shè)置馬達轉(zhuǎn)動方向，使能信號可以用于脈寬調(diào)整（PW M）。 另外，L293D將2個H橋電路集成到1片芯片上，這就意味著用1片芯片可以同時控 制2個電機。每1個電機需要3個控制信號EN12、IN1、IN2，其中EN12是使能信 號，IN1、IN2為電機轉(zhuǎn)動方向控制信號，IN1、IN2分別為1，0時，電機正轉(zhuǎn)，反 之，電機反轉(zhuǎn)。選用一路PWM連接EN12引腳，通過調(diào)整PWM的占空比可以調(diào)整

52、電機的轉(zhuǎn)速。選擇一路I/O口，經(jīng)反向器74HC14分別接IN1和IN2引腳，控制電機 的正反轉(zhuǎn)。 L293D電機驅(qū)動電路如圖3-5： M M1 M M2 E1 IN1 OUT1 GND GND IN2 OUT2 VS VSS IN4 OUT4 GND GND OUT3 INT3 E2 GNDGND VCC VCC L293D 圖3-5 L293D電機驅(qū)動電路圖 3.3 檢停紅外對管及其電壓比較電路的設(shè)計 紅外對管判斷顏色的原理：小車在白色地板上行走判斷黑線，通常采取的方 法是紅外探測法。 紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點， 在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅

53、外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生 漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小 車上的接收管接收不到紅外光。單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確 定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測器探測距離有限，一般最大不應(yīng)超過 3cm。 本設(shè)計對于發(fā)射和接收紅外線的紅外探頭，可以自己制作或直接采用集成式 紅外探頭。自制紅外探頭電路如圖所示，紅外光的發(fā)送接收選用對管。當(dāng)小車在 白色地面行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號，經(jīng)白色反射后，被接 收管接收，一旦接收管接收到信號，那么光敏三極管將導(dǎo)通，比較器輸出為低電 平；當(dāng)小車行駛到黑色引導(dǎo)線時，紅外線信號被黑色吸收后

54、，光敏三極管截止， 比較器輸出高電平，從而實現(xiàn)了通過紅外線檢測信號的功能。將檢測到的信號送 到單片機I/O口，當(dāng)I/O口檢測到的信號為高電平時，表明紅外光被地上的黑色引 導(dǎo)線吸收了，表明小車處在黑色的引導(dǎo)線上；同理，當(dāng)I/O口檢測到的信號為低 電平時，表明小車行駛在白色地面上。此種方法簡單，價格便宜，靈敏度可調(diào)， 但是容易受到周圍環(huán)境的影響，特別是在較強的日光燈下，對檢測到的信號有一 定的影響。但我們把車體前端和上端進行了有效的遮擋后，效果已經(jīng)完全可以滿 足要求。 檢停紅外對管和電壓比較電路圖如圖3- 6：（實際應(yīng)用兩組，圖中只畫一組） R9R10 D2 LED 5 4 2 312 U3A L

55、M 339A Q4 NPN-PHOTO +5V GND GND 三三三三三三 5K5K R15 10K 三三三 圖3-6 檢停紅外對管和電壓比較電路 此處用LM339作為電壓比較器。LM339是高增益,寬頻帶器件，象大多數(shù)比 較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這 種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時，輸出電壓過渡的間隙。電源加旁路濾波 并不能解決這個問題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計對減小輸入 輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號，而且增 加甚至很小的正反饋量(滯回1.010mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)，使得不可能產(chǎn)生由于寄生 電容引起的振蕩。除非利用滯后

56、，否則直接插入IC并在引腳上加上電阻將引起輸 入輸出在很短的轉(zhuǎn) 換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號是脈沖波形，并且上升和下降時間相當(dāng)快，則滯回 滯回將不需要。比較器的所有沒有用的引腳必須接地。 下圖為LM339管腳排列如圖3-7： 1 2 3 5 4 7 6 14 13 12 11 10 9 8 LM339 OUT1 VCC IN1 NON-IN1 NON-IN2 IN2 OUT3OUT2 OUT4 VCC NON-IN4 IN4 NON-IN3 IN3 LM399 圖3-7 LM339管腳排列圖 LM339的原理：接收的紅外信號轉(zhuǎn)換為電壓信號經(jīng)LM339進行比較，產(chǎn)生高 電平或低電平返回給AT89C

57、51。LM339集成塊采用DIP- 14型封裝，上圖為其外型及管腳排列圖。LM339類似于增益不可調(diào)的運算放大器 。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用 “+”表示，另一個稱為反相輸入端，用“- ”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也 稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點），另一端加一個待比 較的信號電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng) “- ”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差 別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，把

58、 LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集 電極電阻的晶體三極。 輸出信號進入LM339。穩(wěn)定性能得到提升。當(dāng)小車低部的某邊紅外線收發(fā)對 管遇到黑帶時輸入電平為低電平，反之為高電平。結(jié)合中斷查詢方式，通過程序 控制小車是否前進。 3.4 判斷金屬顏色紅外對管電路的設(shè)計 此處紅外對管的用法與上面相同。只是A/D轉(zhuǎn)換用的是TLC1543。 A/D 轉(zhuǎn)換電路種類很多，在選擇模/數(shù)轉(zhuǎn)換器時，主要考慮以下的一些技術(shù)指標(biāo)：轉(zhuǎn) 換時間和轉(zhuǎn)換頻率、量化誤差與分辨率、轉(zhuǎn)換精度、接口形式等。目前，較為流 行的 AD 轉(zhuǎn)換器件有很多都采用了串行接口，這使得這類芯片與單片機的硬件

59、連接非常簡 單，而軟件編程相對要復(fù)雜一些。 TLC1543引腳圖如圖3-8： 1 2 A0 A9 A10 VCC EOC CLOCK ADDRESS CS/ REF+ REF- TLC 1543 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 GND 圖3-8 TLC154的引腳圖 TLC1543 是由TI 公司開發(fā)的開關(guān)電容式AD 轉(zhuǎn)換器，該芯片具有如下的一些特點：10 位精度、11 通道、三種內(nèi)建的自測模式、提供EOC（轉(zhuǎn)換完成）信號等。該芯片與單片機的 接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機連接

60、簡單。圖1 是TLC1543 的引腳示意圖，其中A0A10 是11路輸入，Vcc 和GND 分別是電源引腳，REF+和REF-分別是參考電源的正負(fù)引腳，使用時一般將REF- 接到系統(tǒng)的地，達到一點接地的要求，以減少干擾。其余的引腳是TLC1543 與CPU 的接口，其中CS 為片選端，如不需選片，可直接接地。I/O Clock 是芯片的時鐘端，Adress 是地址選擇端，Data Out 是數(shù)據(jù)輸出端，這三根引腳分別接到CPU 的三個I/O 端即可。EOC 用于指示一次AD 轉(zhuǎn)換已完成，CPU 可以讀取數(shù)據(jù)，該引腳是低電平有效，根據(jù)需要，該引腳可接入CPU 的中斷引腳，一旦數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成，向CP